《半导体二极管》PPT课件

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1、第13讲半导体器件13-1半导体的基本知识13-2半导体二极管本讲要求：一、理解PN结的单向导电性，三极管的电流分配和电流放大作用；二、了解二极管、稳压管和三极管的基本构造、工作原理和特性曲线，理解主要参数的意义；三、会分析含有二极管的电路。13-1半导体的导电特性半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等）。光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等

2、)。热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强13.1.1本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的鍺、硅、硒，称为本征半导体。晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，称为价电子。SiSiSiSi价电子SiSiSiSi价电子价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。本征半导体的导电机理本征激发：空穴温度愈高，晶体中产生的自由电子便愈多。自由电子在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子来填补，而在该原子中出现一个空穴

3、，其结果相当于空穴的运动（相当于正电荷的移动）。本征半导体的导电机理当半导体两端加上外电压时，载流子定向运动（漂移运动），在半导体中将出现两部分电流(1)自由电子作定向运动电子电流(2)价电子递补空穴空穴电流注意：(1)本征半导体中载流子数目极少,其导电性能很差；(2)温度愈高，载流子的数目愈多,半导体的导电性能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡，半导体中载流子便维持一定的数目。半导体有两种导电粒子（载流子）：自由电子、空穴S

4、iSiSiSip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子SiSiSiSiB–硼原子接受一个电子变为负离子空穴杂质半导体：掺入少量杂质的半导体13.1.2N型半导体和P型半导体(1)N型半导体（电子型半导体）形成：向本征半导体中掺入少量的5价元素特点：（a）含有大量的电子——多数载流子（b）含有少量的空穴——少数载流子无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。(2)P型半导体（空穴型半导体）形成：向本征半导体中掺入少量的3价元素特点：（a）含有大量的空穴——多数载流子（b）含有少量的电子——少数载流子(1

5、)PN结的形成flash1多数载流子的浓度差多数载流子扩散空间电荷区少数载流子漂移……扩散=漂移稳定的空间电荷区即PN结或耗尽层内电场13.1.3PN结及其单向导电性(2)PN结的特性（a）PN结外加正向电压PN结正偏PN结正向导通外电场与内电场方向相反利于扩散扩散>漂移PN结变窄外部电源不断提供电荷产生较大的扩散电流I正（b）PN结外加反向电压PN结反偏PN结反向截止外电场与内电场方向相同利于漂移漂移>扩散PN结变厚外部电源不断提供电荷产生较小的反向电流I反◆结论：加正向电压→导通加反向电压→截止单方向导电性13-2半导体二极

6、管（一）基本结构按材料分硅管锗管按PN结分点接触型面接触型按用途分普通管整流管……两层半导体一个PN结阴极阳极符号D（二）伏安特性：二极管电流与电压之间的关系UIOUDUIOUIOAABB硅锗正向：死区（OA段）:硅管约0.5V，锗管约0.2V；正向导通区:硅管约0.7V，锗管约0.3V温度增加，曲线左移反向：截止区（OB段）:I近似为0；击穿区:管子被击穿半导体二极管的伏安特性(a)近似特性(b)理想特性温度增加，曲线下移DU实际二极管UD二极管的导通压降。硅管0.7V；锗管0.3V。理想二极管正偏反偏二极管的等效（三）主要参

7、数(1)IF：额定正向平均电流(2)UF：正向电压降(3)UR：最高反向工作电压(4)IRm：最大反向电流以上各值是选择二极管的依据。二极管的单向导电性1.二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、阴极接负）时，二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。2.二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、阴极接正）时，二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。二极管电路分析举例定性分析：判断二极管的

8、工作状态导通截止否则，正向管压降硅0.6~0.7V锗0.2~0.3V分析方法：将二极管断开，分析二极管两端电位的高低或所加电压UD的正负。若V阳>V阴或UD为正，二极管导通若V阳